改良黄土作为高速铁路路基填料的试验研究

为保证西北地区修建的宝兰客运专线铁路黄土路基的强度,必须对黄土填料进行改良.在黄土中掺入不同配比的矿渣脱硫石膏生石灰,养护28 d进行冻融循环试验和浸水试验后测试其无侧限抗压强度,结果表明改良后的黄土强度能够满足铁路路基的强度要求,最后提出作为路基填料的改良黄土的最优配比.     

含水量对原状残积土初始基质吸力影响的试验研究

以福建省降雨滑坡带的残积土为研究对象,制备原状三轴试样并控制5种不同含水量状态.利用GDS三轴试验系统测定试样的初始基质吸力,分别得出初始基质吸力随时间的变化曲线和初始基质吸力与含水量的关系曲线.试验结果表明:原状残积土的初始基质吸力在开始阶段随时间的增加逐渐上升至峰值,然后随着时间的进一步增加,曲线逐渐下降,最后趋于一个稳定值;原状残积土试样含水量越大,初始基质吸力越小.     

土的电阻率与饱和度的关系研究

采用自制的绝缘模型进行砂土、黄土、黏土的室内电阻率和饱和度的试验.分析数据可知,三种土样的共同点是：电阻率随着饱和度的增大,幂函数关系减小;当土样接近饱和时,电阻率趋于稳定.不同点是：在干密度和饱和度相同时,砂土的电阻率最大,黏土的电阻率最小;砂土的电阻率对饱和度变化的敏感性强于黄土和黏土.本试验揭示了砂土、黄土、黏土的电阻率与饱和度的关系,为使用电测法测量土工参数提供了理论依据.     

基于COMSOL Multiphysics的渗流有限元分析

复杂渗流场的自由面求解、饱和-非饱和渗流场分析以及考虑渗流作用的多场耦合分析等问题是目前水利水电工程计算中的难点和热点.由于这些问题具有较强的非线性,数值模拟难度较大.对COMSOL Multiphysics软件进行了初步的开发和应用,基于Darcy方程、Richards方程等基本微分方程,或者建立自定义偏微分方程模型,进行了渗流分析的数值模拟.对自由面求解问题采用了一种新思路,研究了非饱和渗流计算参数的处理技术,探讨了多物理场耦合分析方法,并通过若干算例,验证了技术路线的合理性和可行性.借助COMSOL对重力坝断面二维渗流场及复杂岩基三维渗流场进行了数值分析,计算成果合理.实现了渗流场与应力场、温度场三场(THM)的全耦合分析,为进一步探索温度-渗流-应力-化学(THMC)全耦合模型的计算奠定了基础.     

层状黄土区域地铁隧道变形模拟分析

为解决层状黄土地区地铁隧道的安全施工,采用现场量测与Rocscience软件模拟分析相结合的方法,研究了全断面开挖过程中地铁隧道围岩的稳定性问题。研究结果表明,采用软件分析的结果与现场量测的结果基本一致,在隧道中心线两侧均出现了显著的沉降现象,由于地铁下腹地层为粉砂,所以开挖的隧道要及时闭合,并且要布置仰拱或是管片整体支护。     

宁夏黄河段水库泥沙淤积对大坝防渗与结构安全影响研究

以宁夏黄河段某水库为例,在对其泥沙淤积原因进行总结分析的基础上,对其淤积情况下大坝渗流分析、结构分析及抗震安全分析进行了有限元计算。研究表明:(1)泥沙淤积情况下大坝渗漏量减小,大坝稳定性增强,抗震安全系数增大;(2)泥沙淤积导致水库有效库容减小,水库建筑物无法正常工作,水库下游生活用水和农业用水无法满足,应采取必要的清淤措施。     

石膏对黄土力学性能的影响研究

为了探索石膏对黄土强度的作用规律,以石膏含量、干密度、含水量为因子,设计正交试验方案,通过全自动三轴仪试验研究石膏对黄土力学性能的影响。结果表明,黄土的强度随干密度、石膏含量的增大而增大,随含水量的增大而减小;应变随干密度、石膏含量的增大而减小,随含水量的增大而增大。3个因子中干密度的影响最显著,其次是石膏含量和含水量。石膏含量是影响黄土力学性能的重要因素,黄土中添加石膏能使黄土的强度提高、变形减小、水敏性降低。     

黄土丘陵沟壑区梯田、坡耕地土壤呼吸特征

采用红外气体分析法(IRGA)测定陇中黄土丘陵沟壑区梯田、坡耕地土壤CO2释放量,分析不同坡位梯田、坡耕地土壤呼吸速率日变化规律。结果表明:黄土丘陵沟壑区梯田、坡耕地土壤呼吸速率日变化呈单峰曲线,梯田在13:00—15:00达到峰值,坡耕地在11:00—13:00达到峰值,次日7:00均为最低。坡耕地日均土壤呼吸速率0.86μmol/(m2·s),为梯田的93.48%。不同坡位梯田、坡耕地日均土壤呼吸速率排序:下坡位>中坡位>上坡位。上坡位梯田与坡耕地日均土壤呼吸速率相等,中坡位、下坡位梯田的日均土壤呼吸速率均大于坡耕地的。     

平面蠕变仪的改造及黄土平面蠕变试验

在岩土工程界,对于一些平面应变状态下的黄土蠕变沉降问题,采用三轴蠕变或单向压缩试验不能准确反映其应力应变与时间的关系。为此,先将真三轴仪改造为平面应变仪,然后改进成为平面蠕变仪,保证试样在整个试验过程中处于平面应变状态,且能准确反映其蠕变过程。利用该仪器开展了黄土固结平面蠕变试验,试验结果表明,在偏应力较小时平面蠕变轴向形变量及稳定时间均小于在偏应力较大情况下的值,试样侧面形变规律类似轴向形变规律。同时,试验结果也验证改造后的仪器能较好地应用于平面蠕变相关试验。     

黄土滑坡地震液化数值模拟分析——以宁夏石碑塬滑坡为例

以宁夏石碑塬滑坡为研究对象,在工程地质测绘和试验测试的基础上建立了有限差分数值模型,对该黄土坡液化过程进行了模拟。分析结果表明：该黄土边坡在天然工况下处于稳定状态;在地震作用下,非饱和黄土几乎没有液化现象,而在地下水位附近的饱和黄土易发生液化,导致其物理力学参数降低,即使在很缓的角度下也易产生边坡失稳;地震结束之后,由于液化导致孔压比减小,黄土渗透性较之前更低,边坡的孔隙水压力消散缓慢,滑带强度恢复也缓慢,易产生长距离滑动。 